Efekty systemu terapii lustrzanej opartej na rozszerzonej rzeczywistości u pacjentów po udarze mózgu

Celem tego badania jest opracowanie systemu terapii lustrzanej opartej na rzeczywistości rozszerzonej, MirrARm, wykorzystującego zasady śledzenia opartego na czujnikach i odbicia wizualnego, oraz zbadanie jego wpływu na odzyskiwanie motoryki kończyny górnej i poziom aktywności funkcjonalnej u pacjentów po udarze mózgu.

W tym badaniu osoby po udarze, które spełniają kryteria włączenia, zostaną losowo przydzielone do dwóch grup z wykorzystaniem stratyfikacji opartej na wieku, płci i wynikach w skali Fugl-Meyera dla kończyny górnej. Grupy będą stanowiły grupa terapii lustrzanej opartej na rzeczywistości rozszerzonej (AR-MT) oraz grupa konwencjonalnej terapii lustrzanej (C-MT). Wszyscy uczestnicy otrzymają konwencjonalny trening fizjoterapeutyczny przez 30 minut na sesję, trzy dni w tygodniu, przez osiem tygodni. Uczestnicy grupy AR-MT dodatkowo otrzymają 30-minutowy trening ćwiczeniowy z wykorzystaniem systemu MirrARm trzy dni w tygodniu przez osiem tygodni, podczas gdy uczestnicy grupy C-MT otrzymają trening ćwiczeniowy z wykorzystaniem konwencjonalnej terapii lustrzanej przez taki sam czas i z taką samą częstotliwością.

W tym badaniu trening terapii lustrzanej opartej na rzeczywistości rozszerzonej będzie realizowany przy użyciu systemu MirrARm. System MirrARm będzie składał się z 27-calowego monitora komputerowego, czujnika śledzenia ruchu Leap Motion Controller oraz laptopa. Monitor zostanie umieszczony na stole roboczym i będzie wyświetlał obrazy przesyłane z podłączonego laptopa. Czujnik Leap Motion również zostanie podłączony do laptopa i umieszczony na stole przed monitorem. Czujnik Leap Motion będzie wykorzystywany do przekazywania ruchów ręki uczestnika na ekran w czasie rzeczywistym. Dzięki funkcjom oprogramowania system MirrARm będzie wyświetlał ruchy wykonywane jedną ręką na ekranie tak, jakby były wykonywane przez przeciwną rękę.

Infrastruktura programowa systemu MirrARm zostanie opracowana przy użyciu silnika gier Unity 6.1. Ruchy ręki uczestników będą śledzone z wysoką precyzją w środowisku trójwymiarowym przy użyciu oficjalnych zestawów programistycznych (SDK) i bibliotek urządzenia Leap Motion. Aplikacje będą projektowane przy użyciu gotowych lub dostosowanych zasobów Unity umieszczonych w trójwymiarowym układzie współrzędnych w środowisku Unity, a realistyczne interakcje fizyczne zostaną zapewnione dzięki fizycznemu silnikowi Unity opartemu na NVIDIA PhysX. Działanie aplikacji będzie kontrolowane za pomocą niestandardowych skryptów opartych na MonoBehaviour, opracowanych w języku programowania C#. Skrypty te będą dynamicznie manipulować właściwościami komponentu Transform obiektów sceny, w tym pozycją, rotacją i skalą; przetwarzać interakcje użytkownika za pomocą wyzwalaczy opartych na zdarzeniach; oraz wykonywać predefiniowane funkcje w pętli gry. Obiekty wymagające interakcji fizycznej otrzymają komponent Rigidbody Unity, aby zapewnić właściwości fizyczne, takie jak masa, grawitacja i reakcje na kolizje, a regiony interakcji zostaną zdefiniowane za pomocą komponentów Collider.

Podczas sesji treningowych z wykorzystaniem systemu MirrARm uczestnicy po udarze będą siedzieć przed ekranem na krześle z oparciem i będą wykonywać zadania zawarte w zgrywalizowanych aktywnościach terapeutycznych przy użyciu nieuszkodzonej kończyny górnej, obserwując te ruchy na ekranie tak, jakby były wykonywane przez uszkodzoną kończynę górną.

Cztery różne aktywności do wykorzystania w systemie MirrARm zostały zaprojektowane przez badaczy na podstawie ruchów uważanych za istotne dla funkcjonalności kończyny górnej po udarze. Każda aktywność została zaprojektowana z trzema poziomami trudności. Uczestnicy będą wykonywać każdy poziom przez dwie minuty, z 30-sekundową przerwą między poziomami. Aktywności ukierunkowane na zadania w systemie MirrARm są następujące:

• Aktywność układania kostek (skoncentrowana na elewacji barku)
• Aktywność sięgania (skoncentrowana na wyproście łokcia)
• Aktywność supinacji-pronacji
• Aktywność poziomego pierścienia (skoncentrowana na wyproście nadgarstka)

Wszyscy uczestnicy włączeni do badania zostaną ocenieni trzykrotnie w okresie interwencji (tydzień 0, tydzień 4 i tydzień 8) przy użyciu pierwotnych i wtórnych miar wyników przez zaślepionego oceniającego.

Wszystkie analizy statystyczne danych uzyskanych od uczestników zostaną przeprowadzone przy użyciu SPSS w wersji 27.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA). Zmienne ciągłe będą raportowane jako średnia ± odchylenie standardowe, gdy spełnione jest założenie rozkładu normalnego, oraz jako mediana (zakres międzykwartylowy), gdy nie jest. Zmienne kategorialne będą raportowane jako liczba (N) i procent (%). Sprawdzenia założeń będą obejmować test Shapiro-Wilka dla normalności, test Levene'a dla jednorodności wariancji oraz test Mauchly'ego dla sferyczności; w przypadku naruszenia sferyczności zostanie zastosowana poprawka Greenhousea-Geissera. Gdy założenia są spełnione, dla każdej miary wyniku zostanie przeprowadzona dwukierunkowa analiza wariancji (ANOVA) w schemacie mieszanym (2×3). Badane będą główne efekty czasu i grupy, a także interakcja czas × grupa, a wielokrotne porównania zostaną przeprowadzone z użyciem poprawki Bonferroniego. Wielkości efektów będą raportowane jako częściowe eta kwadrat (η²p), z 95% przedziałami ufności i poziomem istotności ustawionym na p = 0,05. Gdy założenia nie są spełnione, zmiany wewnątrzgrupowe w trzech punktach czasowych będą analizowane za pomocą testu Friedmana, a następnie, jeśli istotne, sparowanych testów Wilcoxona z poprawką Bonferroniego. Porównania międzygrupowe zostaną przeprowadzone za pomocą testu U Manna-Whitneya na podstawie wyników zmian w punktach czasowych. Wyniki nieparametryczne będą raportowane z wielkościami efektów, 95% przedziałami ufności i poziomem istotności p = 0,05.